JP2877003B2

JP2877003B2 - 自動配線経路決定方法

Info

Publication number: JP2877003B2
Application number: JP6264799A
Authority: JP
Inventors: 雅弘山脇
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: JPH08123851A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高集積な半導体集積回路
のレイアウト設計に好適な自動配線経路決定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化にともない配線
ピッチは縮小の一途をたどっている。配線ピッチの縮小
は隣接する平行配線間の結合容量を増加させるため、信
号遅延の増加やクロストークノイズによる誤動作といっ
た問題を引き起こす。配線ピッチの縮小による高集積化
をはかるＬＳＩでは、この問題は避けられないものであ
り、近年特に顕著な問題となってきた。

【０００３】従来、これらの問題を解決するための自動
配線経路決定方法として、隣接する平行配線を制限する
配線処理手法がいくつか提案されている。第１の従来例
として、既配線に隣接する配線格子上に、規定間隔をお
いて配線禁止情報を発生させることにより、隣接する平
行配線を制限した配線処理方法が提案されている（特開
昭６２−１０６５７５号公報参照）。また、第２の従来
例として、既配線から予め規定された領域全面に配線禁
止情報を発生させ、第１の従来例と同様に隣接する平行
配線を制限した配線処理方法が提案されている（特開昭
６２−１３４７６９号公報参照）。これら２つの従来例
はともに、既配線の近傍に配線禁止情報を発生させるこ
とにより隣接する配線格子への配線を禁止し、配線が隣
接して平行に並ぶことを制限する手法が採られている。

【０００４】これらの配線処理方法の基本的な考え方に
ついて図４を参照して説明する。図４は従来の自動配線
経路決定方法の配線状況を示す配線格子図である。図４
（ａ）に示すように、主としてＸ方向に配線されるＸ方
向配線層と、Ｙ方向に配線されるＹ方向配線層とを有す
る自動レイアウト領域内に、既配線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ
１４がある場合について、始点Ｓ（以下Ｓと称す）と終
点Ｅ（以下Ｅと称す）間を結線する方法を考える。な
お、既配線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１４はＹ方向配線層に配
線されているものとする。

【０００５】まず既配線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１４近傍で
の配線を制限するために、図４（ｂ）に示すようなＹ方
向配線層上に配線禁止格子Ｂ１１〜Ｂ１５を決定する。
次に、それらの情報を基にＳ−Ｅ間の配線経路を探索す
る。Ｘ座標がＸ０、Ｘ２、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ８の配線格子
は配線禁止格子Ｂ１１〜Ｂ１５により使用不可となって
いるため、Ｙ方向の配線に使用可能な配線格子はＸ５の
みとなる。したがって有効な配線経路は図４（ｃ）に示
す配線経路Ｔ６がＳ−Ｅ間の配線として決定できる。こ
こで、配線経路Ｔ６のＸ方向の配線はＸ方向配線層に配
線され、Ｙ方向の配線はＹ方向配線層に配線されてい
る。また、配線層の切り替えはスルーホール等の手段に
より行っている。

【０００６】一方、さらなる集積度の向上が要求される
超々ＬＳＩ（ＵＬＳＩ）では微細化による配線ピッチの
縮小と共に、配線層の多層化による高集積化が図られ、
最近では４層以上の多層配線が可能となってきた。また
チップサイズは高集積要求に答えるべく大規模化の一途
をたどっている。このような中で配線長の増加による信
号遅延を極力おさえたい配線には一般に幅太配線が用い
られている。これは配線幅を通常の配線幅より太くする
ことで配線抵抗を小さくすることができるため、信号遅
延の短縮が図れるからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自動配線経路決定方法では、図４（ｄ）に示すように、
配線格子Ｘ５の一部に既配線Ｌ１３がある場合、有効な
配線経路が決定できなくなる。すなわち、既配線Ｌ１１
〜Ｌ１４によって決定された配線禁止格子Ｂ１１〜Ｂ１
５によりＹ方向の配線経路が完全になくなるためであ
る。このことは既配線の近傍に設定した配線禁止格子に
より配線性が極端に悪化するため、特に高集積な半導体
集積回路において有効な結線ができないという問題にな
る。

【０００８】一方、幅太配線を採用している配線につい
ては、幅太配線とその直下または直上の配線層で平行な
配線間の結合容量が、通常の配線幅の配線が異なる配線
層間で平行な場合と比較して格段に大きな値となる。こ
のため同一配線層内で隣接する平行配線の結合容量と同
様に、遅延の増加およびクロストークノイズによる論理
回路の誤動作を引き起こし、異なる配線層間において
も、平行する配線は制限する必要がある。しかしなが
ら、同一の配線層内にて隣接する平行配線は制限できる
ものの異なる配線層間についてはなんら考慮していない
ため、異なる配線層間で平行な配線を制限することがで
きないという問題があった。

【０００９】本発明は上記したような従来の技術が有す
る問題点を解決するためになされたものであり、高集積
な半導体集積回路においても配線性を悪化させることな
く、同一の配線層内および異なる配線層間で平行な配線
を制限しながら、有効な結線を行なうことのできる自動
配線経路決定方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の自動配線経路決定方法は、既配線が配線された
配線格子上に新たに設ける配線の経路を決定する自動配
線経路決定方法であって、前記新たに設ける配線を抑制
する程度を示す配線抑制値を前記新たに設ける配線と隣
接する既配線の本数に応じて前記配線格子上に設定し、
前記新たに設ける配線の経路を探索し、前記探索した経
路が通る配線格子毎に前記配線抑制値を累積して累積配
線抑制値を求め、予め設定された累積配線抑制値として
許容できる程度を示す許容値以下の累積配線抑制値を持
つ経路がみつからなかった場合には、許容値以下の累積
配線抑制値を持つ新たな経路を見つけるための再検索を
行うことで配線間の結合容量を小さくするように配線経
路を決定する方法である。

【００１１】このとき、前記許容値以下の累積配線抑制
値をもつ経路が複数ある場合、その中で最小の累積配線
抑制値をもつ経路を、前記新たに設ける配線の経路とし
て決定してもよい。

【００１２】また、前記新たに設ける配線と同一の配線
層で、前記新たに設ける配線と前記新たに設ける配線に
平行な既配線との距離が近い程、前記配線抑制値を大き
く設定してもよく、前記配線層が複数ある場合、前記新
たに設ける配線の配線層と前記新たに設ける配線に平行
な既配線が設けられた異なる配線層とが近い程、前記配
線抑制値を大きく設定してもよい。さらに、前記配線格
子１つおきに前記配線格子抑制値を大きく設定してもよ
く、前記配線層が複数ある場合、前記配線層１つおきに
前記配線格子抑制値を大きく設定してもよい。

【００１３】

【作用】上記のように構成された自動配線経路決定方法
は、配線格子抑制値と配線抑制値とから新たに設ける配
線経路の累積配線抑制値を算出し、許容累積配線抑制値
を満足する経路を選択することで、局所的に配線抑制値
が高い状態があっても、許容累積配線抑制値を満足する
配線経路があれば配線経路が確定される。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】（第１実施例）図１は本発明の自動配線経
路決定方法の処理手順を示すフローチャートであり、図
２は本発明の自動配線経路決定方法の第１実施例の配線
状況を示す配線格子図である。本実施例では、主として
Ｘ方向に配線されるＸ方向配線層と主としてＹ方向に配
線されるＹ方向配線層とを有する自動レイアウト領域内
で、同一配線層内で隣接して平行に並ぶ配線を抑制する
場合について説明する。配線を抑制するには隣接する配
線の有無により定める配線ペナルティ値を設定すること
で行なう。この配線ペナルティ値は正の整数で、値が大
きい程配線を抑制するものとする。なお、Ｙ方向配線層
のＸ座標がＸ１、Ｘ３、Ｘ７の配線格子およびＸ５の配
線格子の一部には、既配線Ｌ１〜Ｌ４が配線されている
ものとする。また、図１では、Ｘ方向配線層とＹ方向配
線層とを同一平面上で表わしている。

【００１６】次に処理手順について、図１、図２を参照
して説明する。

【００１７】まず最初に、自動レイアウト領域内の配線
格子に配線格子ペナルティ値を設定する（ステップＳ
１）。ここでＸ方向配線層のＹ座標がＹ０、Ｙ２、Ｙ
４、Ｙ６、Ｙ８の配線格子と、Ｙ方向配線層のＸ座標が
Ｘ０、Ｘ２、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ８の配線格子とに配線格子
ペナルティ値＝１を設定し、その他は０とする。

【００１８】次に、結線する始点Ｓ、終点Ｅを指定する
（ステップＳ２）。

【００１９】そして、指定されたＳ−Ｅ間の配線経路を
探索する（ステップＳ３）。ここで、図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）中の配線経路Ｔ１〜Ｔ３が探索された配
線経路例である。なお、各配線経路Ｔ１〜Ｔ３のＸ方向
の配線はＸ方向配線層に配線され、Ｙ方向の配線はＹ方
向配線層に配線されている。また、配線層の切り替えは
スルーホール等の手段によって行なうものとする。

【００２０】次に各配線経路Ｔ１〜Ｔ３の累積ペナルテ
ィ値を算出する（ステップＳ４）。累積ペナルティ値は
配線ペナルティ値を配線格子毎に加算していくことで求
める。配線ペナルティ値は配線状況に応じて設定し、例
えば、両側に隣接した配線がある場合は＋２、片側に隣
接した配線がある場合は＋１、全く隣接した配線がない
場合は＋０を配線格子ペナルテイ値に加算するものとす
る。上記の方法により各配線経路の累積ペナルティ値を
算出すると、図２（ａ）の配線経路Ｔ１の累積ペナルテ
ィ値は１８、図２（ｂ）の配線経路Ｔ２は１３、図２
（ｃ）の配線経路Ｔ３は５となる。なお、図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）中の数字は始点Ｓから終点Ｅに進む過程
の累積ペナルティ値の変化を示している。

【００２１】続いて、探索された配線経路の中で許容ペ
ナルティ値を満足する累積ペナルティ値の配線経路を選
択する（ステップＳ５）。ここで許容ペナルティ値を１
４に設定してある場合、配線経路Ｔ１は許容ペナルティ
値を満足しない。つまり選択される配線経路はＴ２、Ｔ
３となる。

【００２２】ステップＳ５の結果、許容ペナルティ値を
満足する配線経路が１つ以上ない場合は、ステップＳ３
に戻り配線経路の再探索をおこなう（ステップＳ６）。

【００２３】次に選択された配線経路の中で最も有効な
配線経路を決定する（ステップＳ７）。最も有効な配線
経路として、累積ペナルティ値が最小である配線経路を
Ｓ−Ｅ間の配線経路とする。ここでは配線経路Ｔ２、Ｔ
３の内、累積ペナルティ値の小さい方は配線経路Ｔ３で
ある。したがって、配線経路Ｔ３をＳ−Ｅ間の配線経路
として決定する。

【００２４】最後に、終了条件を満足するかを判定し、
まだ未確定な配線経路がある場合、ステップＳ２に戻っ
て順次同様の処理を行なう（ステップＳ８）。

【００２５】以上説明したように、累積ペナルティ値を
もとに配線経路の確定を行なえば、局所的に配線ペナル
ティ値が高い状態、例えば同一配線層内で両側に隣接す
る配線があっても、許容ペナルティ値を満足する配線経
路があれば配線経路を確定することができるので、配線
性を悪化させることがない。

【００２６】また、配線経路の確定にあたり、累積ペナ
ルティ値が最小の配線経路を選択することにより、複数
の許容ペナルティ値を満足する配線経路の中から、同一
配線層内で隣接する平行配線が最も少ない配線経路が確
定されるため、配線間の結合容量を最小とすることがで
き、配線遅延の増加およびクロストークノイズが最も抑
制された最適な配線経路を決定することが可能である。

【００２７】さらに、レイアウト領域内に配線格子ペナ
ルティ値を設定するにあたり、配線格子１つおきに配線
格子ペナルティ値を大きな値にすると、同一配線層内で
隣接する平行配線のない配線経路を容易に確定すること
が可能である。

【００２８】（第２実施例）図３は本発明の自動配線経
路決定方法の第２実施例の配線状況を示す配線格子図で
ある。本実施例の処理手順については、第１実施例と同
様の処理手順で行なうこととし、主としてＸ方向に配線
される第１のＸ方向配線層、第２のＸ方向配線層と、主
としてＹ方向に配線される第１のＹ方向配線層、第２の
Ｙ方向配線層とを有するレイアウト領域内で、異なる配
線層間で平行する配線を抑制する場合について説明す
る。なお、配線層は第１のＸ方向配線層、第１のＹ方向
配線層、第２のＸ方向配線層、第２のＹ方向配線層の順
に積層され、第２のＹ方向配線層にはＸ座標のＸ３、Ｘ
４、Ｘ５の配線格子に渡って既配線Ｌ５が配線されてい
るものとする。また、図３では第１のＸ方向配線層、第
２のＸ方向配線層、第１のＹ方向配線層および第２のＹ
方向配線層は同一平面上で表わしている。

【００２９】まず、最初にレイアウト領域内の配線格子
に配線格子ペナルティ値を設定する（ステップＳ１）。
ここで、第１のＸ方向配線層のＹ座標がＹ０、Ｙ２、Ｙ
４、Ｙ６、Ｙ８の配線格子と、第１のＹ方向配線層のＸ
座標がＸ０、Ｘ２、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ８の配線格子とに配
線格子ペナルティ値＝１を設定するものとし、その他は
０とする。

【００３０】次に、結線する始点Ｓ、終点Ｅを指定する
（ステップＳ２）。

【００３１】そして、指定されたＳ−Ｅ間の配線経路を
探索する（ステップＳ３）。ここで、図３（ａ）、
（ｂ）中の配線経路Ｔ４、Ｔ５は探索された配線経路例
である。なお、各配線経路Ｔ４、Ｔ５のＸ方向の配線は
第１のＸ方向配線層に配線され、Ｙ方向の配線は第１の
Ｙ方向配線層に配線されている。また、配線層の切り替
えはスルーホール等の手段によって行なうものとする。

【００３２】続いて各配線経路の累積ペナルティ値を算
出する（ステップＳ４）。累積ペナルティ値は配線ペナ
ルティ値を配線格子毎に加算することにより求める。配
線ペナルティ値は配線状況に応じて設定し、注目する配
線の１つ上層または下層の配線層に配線がある場合は＋
２を、２つ上層または下層の配線層に配線がある場合に
は＋１を、３つ以上上層または下層に配線層に配線があ
る場合には＋０を配線格子ペナルティ値に加算するもの
とする。以上のように設定した配線ペナルティ値により
各経路の累積ペナルティ値を算出すると、経路Ｔ４は
０、経路Ｔ５は６となる。なお、図３（ａ）、（ｂ）中
の数字は始点Ｓから終点Ｅに進む過程の累積ペナルティ
値の変化を示している。

【００３３】次に、探索された配線経路の中で許容ペナ
ルティ値を満足する累積ペナルティ値の配線経路を選択
する（ステップＳ５）。ここで許容ペナルティ値を１４
に設定した場合、配線経路Ｔ４およびＴ５は許容ペナル
ティ値を満足する。つまり選択される配線経路はＴ４お
よびＴ５となる。

【００３４】ステップＳ５の結果、許容ペナルティ値を
満足する配線経路が１つ以上ない場合はステップＳ３に
もどり配線経路の再探索をおこなう（ステップＳ６）。

【００３５】次に探索された配線経路の中で最も有効な
配線経路を決定する（ステップＳ７）。最も有効な配線
経路は、配線経路の累積ペナルティ値が規定の許容ペナ
ルテイ値を満足し、かつ累積ペナルティ値の最も小さい
経路をＳ−Ｅ間の配線経路とする。ここでは配線経路Ｔ
４をＳ−Ｅ間の配線経路として決定する。

【００３６】最後に、終了条件を満足するかを判定す
る。まだ未確定な配線経路がある場合、ステップＳ２に
戻り同様の処理を行なう（ステップＳ８）。

【００３７】以上説明したように、本実施例においても
第１実施例と同様に、累積ペナルティ値をもとに配線経
路の確定を行なえば、局所的に配線ペナルティ値が高い
状態があっても許容ペナルティ値内の配線経路があれば
配線経路を確定することができるので、配線性の悪化を
防止することができる。

【００３８】また、配線経路の確定にあたり、累積ペナ
ルティ値が最小の配線経路を選択することにより、異な
る配線層間で平行する複数の許容ペナルティ値を満足す
る配線経路の中から、累積ペナルティ値が最も少ない配
線経路を確定するため、異なる配線層の配線間の結合容
量を最小にすることができ、配線遅延の増加およびクロ
ストークノイズを最も抑制した最適な配線経路を決定す
ることが可能である。さらに、レイアウト領域内に予め
配線格子ペナルティ値を設定するにあたり、配線層１つ
おきに配線格子ペナルティ値を大きな値にすると、異な
る配線層間で平行することのない配線経路を容易に確定
することが可能である。

【００３９】ところで、上記第１の実施例および第２の
実施例の方法は、同時に採用して配線経路を決定しても
よい。また、配線格子ペナルティ値はステップＳ１で設
定する必要はなく、ステップＳ４で配線ペナルティ値を
設定する際に合わせて設定してもよい。

【００４０】なお、上記各実施例ではＬＳＩなどの半導
体集積回路の自動配線方法について説明しているが、半
導体集積回路に限らず通常の回路基板においても本発明
が適用できることは言うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上説明したような方法を採用
しているので、以下に記載する効果を奏する。

【００４２】請求項１に記載の方法においては、配線格
子抑制値と配線抑制値とから新たに設ける配線経路の累
積配線抑制値を算出し、許容値以下の累積配線抑制値を
持つ配線経路を選択することで、局所的に配線抑制値が
高い状態があっても、許容累積配線抑制値を満足する配
線経路があれば配線経路を確定することができるので、
配線性の悪化を防止することができる。

【００４３】請求項２に記載の方法においては、許容累
積配線抑制値を満足する累積配線抑制値をもつ配線経路
から、最小の累積配線抑制値をもつ配線経路を選択する
ことで、配線間の結合容量を最小とすることができ、配
線遅延の増加およびクロストークノイズが最も抑制され
た最適な配線経路を決定することが可能である。

【００４４】請求項３に記載の方法においては、新たに
設ける配線と、新たに設ける配線に平行な既配線との距
離が近い程、配線抑制値を大きく設定することで、同一
の配線層内で隣接して平行な配線を抑制することができ
る。

【００４５】請求項４に記載の方法においては、新たに
設ける配線の配線層と新たに設ける配線に平行な既配線
が設けられた異なる配線層とが近い程、配線抑制値を大
きく設定することで、異なる配線層間で平行な配線を抑
制することができる。

【００４６】請求項５に記載の方法においては、配線格
子１つおきに配線格子抑制値を大きな値とすると、同一
配線層内で隣接して平行することのない配線経路を容易
に確定することが可能である。

【００４７】請求項６に記載の方法においては、配線層
１つおきに配線格子抑制値を大きな値とすると、異なる
配線層内で隣接して平行することのない配線経路を容易
に確定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動配線経路決定方法の処理手順を示
すフローチャートである。

【図２】本発明の自動配線経路決定方法の第１実施例の
配線状況を示す配線格子図である。

【図３】本発明の自動配線経路決定方法の第２実施例の
配線状況を示す配線格子図である。

【図４】従来の自動配線経路決定方法の配線状況を示す
配線格子図である。

【符号の説明】

Ｌ１〜Ｌ４既配線Ｔ１〜Ｔ５配線経路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】既配線が配線された配線格子上に新たに
設ける配線の経路を決定する自動配線経路決定方法であ
って、前記新たに設ける配線を抑制する程度を示す配線抑制値
を前記新たに設ける配線と隣接する既配線の本数に応じ
て前記配線格子上に設定し、前記新たに設ける配線の経路を探索し、前記探索した経
路が通る配線格子毎に前記配線抑制値を累積して累積配
線抑制値を求め、予め設定された累積配線抑制値として許容できる程度を
示す許容値以下の累積配線抑制値を持つ経路がみつから
なかった場合には、許容値以下の累積配線抑制値を持つ
新たな経路を見つけるための再検索を行うことで配線間
の結合容量を小さくするように配線経路を決定する自動
配線経路決定方法。
【請求項２】前記許容値以下の累積配線抑制値をもつ
経路が複数ある場合、その中で最小の累積配線抑制値を
もつ経路を、前記新たに設ける配線の経路として決定す
る請求項１記載の自動配線経路決定方法。
【請求項３】前記新たに設ける配線と同一の配線層
で、前記新たに設ける配線と前記新たに設ける配線に平
行な既配線との距離が近い程、前記配線抑制値を大きく
設定する請求項１または２記載の自動配線経路決定方
法。
【請求項４】前記配線層が複数ある場合、前記新たに
設ける配線の配線層と前記新たに設ける配線に平行な既
配線が設けられた異なる配線層とが近い程、前記配線抑
制値を大きく設定する請求項１乃至３のいずれか１項記
載の自動配線経路決定方法。
【請求項５】前記配線格子１つおきに前記配線格子抑
制値を大きく設定する請求項１乃至４のいずれか１項記
載の自動配線経路決定方法。
【請求項６】前記配線層が複数ある場合、前記配線層
１つおきに前記配線格子抑制値を大きく設定する請求項
１乃至５のいずれか１項記載の自動配線経路決定方法。